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探析电气工程设计与高低压电器的机电一体化

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：徐涛

[导读] 摘要：机电一体化在社会整体科技发展中不断进化着，应用到电气工程当中，能够大大提高工程结构的运转速度和运转效率，并且保障了电气工程的质量安全。

        (山东丰源通达电力有限公司山东省枣庄市 277300)
        摘要：机电一体化在社会整体科技发展中不断进化着，应用到电气工程当中，能够大大提高工程结构的运转速度和运转效率，并且保障了电气工程的质量安全。本文将简要说明电气工程设计，通过机电一体化对于电气工程设计的影响和应用设计要点，分别距离说明高压电气的机电一体化和低压电气的机电一体化，探索机电一体化技术在未来的电气工程发展中的定位。
        关键词：电气工程；机电一体化；高低压电器
        前言：在电气工程中，机电一体化技术的应用，可提高电力系统的质量，监控电力生产与运行参数，保障其可靠稳定运行，还可用于电气设备生产中，推动电气工程可持续发展。就此，关于电气工程设计与高低压电器的机电一体化技术分析具有鲜明现实意义。
        1.电气工程设计分析
        1.1机电一体化对电气工程设计的影响
        在社会电力设备发展建设当中，许多电气设备的自动化水平都在不断提高，可以预见到在未来，电气设备的运行和维护将朝向信息化的方向发展，逐步提高电气设备的安全可靠程度。机电一体化技术应用在电气工程设计当中，可以加速实现这一发展任务，其影响体现在以下三方面：
        第一，检测信号更为灵敏。机电一体化技术可以通过在电气系统中安装的各类传感器，并结合网络通信通道的设置，提高灵敏度和反应速度。进而提高监测异常信号的能力，在电气系统中及时发现安全隐患。第二，优化电力调度方案。机电一体化技术能够进一步完善电力系统的调度方案，根据系统物理层面的各种有效数据合理规划配电结构，提高调度方案的可行性，并且利用实际的用电需求来提高调度方案的经济性，降低运行成本，提高配电效率。第三，推动电力可持续发展。在传统的电力系统中，往往需要大量的人力资源投入来完成各项维护管理工作，机电一体化技术的应用能够提高电力系统的整体运行质量，推进电力的可持续发展。另外，机电一体化技术还能够引进能源技术与绿色材料，减少电气工程能耗，降低环境污染[1]。
        1.2电气工程设计要点
        在传统的电气工程设计中，以人工设计为主，易出现数据计算失误，设计可行性不足等问题，导致电气工程设计方案的达标率较低，影响电气工程进一步发展。在此基础上，技术人员可引进机电一体化技术，利用其检测信号功能，为电气工程配置故障诊断功能；利用其优化电力调度功能，引进可编程逻辑控制器，实现电气工程的全面精准控制；利用其可持续发展功能，进行电气工程设计优化。
        在故障诊断方面，技术人员可引进人工神经网络技术，组织电气设备进行神经网络学习，利用ANN理论实现电气工程运行的暂态分析、动稳态分析，实现负荷建模与全面管理，在检测到电气故障存在异常或故障时，可结合学习的内容，进行自愈处理，如果自愈未将电气参数恢复至正常状态，立即报警，保障电气工程可靠运行；在可编程逻辑控制器应用中，技术人员可将PLC技术用于顺序控制及开关量控制中，实现电气设备参数的实时远程管控；在电气工程设计优化中，技术人员可引进遗传算法等先进技术，将传统人工设计转变为计算机深化设计，可为设计人员提供图片、图表等设计参考资料，改进设计参数，使其更符合电气工程运行需求，提高设计质量。
        2.高低压电器的机电一体化
        机电一体化可在优化电气工程设计的基础上，优化高低压电器元件，提高高低压电器的设计水平，丰富高低压电器的功能，使其更符合电气工程运行需求。本文选择几类代表性高低压电器元件，探究机电一体化在高低压电器中的应用。
        2.1高压电器的机电一体化
        在高压电器设计与制造中，机电一体化的应用可拓展高压电器的功能，强化高压电器的性能，为高压电器的运行、管理、使用提供便利。本文以重合器与高压开关柜为例，分析高压电器中的机电一体化应用。
        第一，重合器。

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在传统的重合器设计与制造中，以机械式或液压式结构为主，具有设备复杂、故障运维难度大等问题。技术人员可利用机电一体化技术，创新重合器的结构与运行原理，提高重合器控制水平，及时发现故障、排除故障。以某企业研发的重合器为例，将微机结构为重合器核心，替代机械式与液压式结构，可存储设备的运行参数与故障信息，为故障运维提供便利。同时，该重合器具备自动检测、故障与负荷电流切除功能，通过电流互感器获取设备运行电流，将电流信号传输至微机电子控制模块中，将其与整定值的90%数据对比，如果检测电流超过整定值的90%，则表明重合器出现故障，由锂电池为继电器供电，实现上述功能。
        第二，高压开关柜。在机电一体化技术支持下，高压开关柜朝着智能化方向发展，可减少布线量，降低故障运维难度。以某企业研发的高压开关柜为例，具备如下功能：（1）断线检测功能，实时监测开关柜的脱扣器线圈、辅助开关连接状况，及时发现断线或接触不良现象，避免断路器出现分闸故障；（2）温度检测，在开关柜内配置温度传感器，检测断路器接触位置是否正常运行；（3）动作时间检测，检测控制开关接点到辅助开关切换、控制电流降低的时间，并将其与限定值对比，及时发现异常；（4）配置监控系统，检测开关柜内各个限位开关的运行状况。
        2.2低压电器的机电一体化
        在低压电器设计与制造中，机电一体化的应用可实现低压电器元件的智能化生产与管理，提高低压电器控制的灵活性。细化来说，目前机电一体化常用以下三种低压电器元件中。
        第一，交流接触器。在日常生产生活中，交流接触器的应用较为广泛，如热水器等设备。在电气工程运行中，交流接触器可随时切断交流与直流主回路，用于调节电气工程的运行参数，即使是大电流控制的电气设备，交流接触器也能够有效接通。同时，交流接触器可保障电气设备低压释放，保障电气工程的安全可靠运行。在机电一体化应用背景下，交流接触器发展为智能型交流接触器，即在交流接触器中配置智能型电磁系统，实现交流接触器的感应处理。在实践应用中，智能型交流接触器可有效检测电路中的电压，利用吸合信号与保持信号，实现电路的有效控制，拓展交流接触器的功能。可见，在低压电器元件设计中，机电一体化技术的应用，可丰富其功能，强化其作用。
        第二，断路器。在低压电器运行中，由于其电压额度较低，以在高压影响下出现故障，导致低压电器元件的性能出现变化，影响电气工程正常运行。针对该问题，技术人员可利用机电一体化技术，在电气工程中配置断路器，该设备具备保护功能及通信功能。在电气工程运行前，技术人员可在断路器中设置电气工程中低压电器元件的压力定额临界值，在电路电压接近临界值时，断路器可自动切断电路，避免低压电器元件被损坏。可见，在电气工程设计中，可利用机电一体化技术配置安全保护装置，保障低压电器设备稳定可靠运行。
        第三，电动机控制器。在电气工程中，电动机的应用十分广泛，无论是工厂的大型生产设备，还是家用电器，均需配置电动机。为保障电气工程中电动机的正常运行，技术人员大都基于物理原理（如金属片受热弯曲的特性、电流的热效应等），调节电动机运行参数，但这一控制方式存在精度低、难以预测等问题，不能有效预防电动机的故障，导致电气工程停运。针对该问题，技术人员可利用机电一体化技术，在电气工程中配置电动机控制器，利用计算机技术实现智能控制，结合传感器采集的各项运行参数，判断电动机及电气工程运行状态，实现自动化处理与保护[2]。
        结论：综上所述，机电一体化技术能够在电气工程中提高电力输送效率和输送质量，能够推进电力系统向前发展。目前来看，机电一体化技术实现了电压电器和电气工程的进一步融合，在高压电电器和低压电器中都有不俗的表现，因此需要继续探索机电一体化的技术原则和操作方法，争取让这项技术在电气工程中发挥更大的作用，为维护电力企业利益作出贡献。
        参考文献：
        [1]邱宇秋.浅析智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].内燃机与配件,2020(06):244-245.
        [2]陈楚天.机电一体化技术在低压电器元件产品的应用[J].南方农机,2020,51(01):227.
        作者简介：姓名：徐涛（1987 年02--）；性别：男，民族：汉，籍贯：山东省枣庄市峄城区，学历：本科《自考》，毕业于山东大学，专业:机电一体化工程；大专:《全日制》毕业于烟台职业学院专业:机电一体化，   现有职称：助理工程师；研究方向：电气。